1、火山岩生物滤料火山岩滤料的矿藏，经过选矿、破碎、筛分、研磨等一系列工艺加工而成的粒状滤料，其主要成份为硅、铝、钙、钠、镁、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质和微量元素，表观为不规则颗粒，颜色为红黑褐色，多孔质轻，颗粒粒径可根据不同要求生产。 二、物理结构特点 火山岩生物滤料在物理微观结构方面表现为：表面粗糙多微孔，这些特点特别适合于微生物在其表面生长、繁殖，形成生物膜。火山岩滤料使曝气生物滤池不仅能处理市政污水，以及可生化的有机工业废水、生活排水、微污染水源水等，也可在给水处理中取代石英砂、活性炭、无烟煤等用作过滤介质，同时还可对已经过污水处理厂二级处理工艺后的尾水做深度处理，其处理出水达回
2、用水标准后可作中水回用。 三、化学结构特点 火山岩生物滤料在化学微观结构方面表现为：1、微生物化学稳定性：火山岩生物滤料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应。 2、表面电性与亲水性：火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快。 3、对生物膜活性的影响方面：作为生物膜载体，火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。 四、水力学方面特点 火山岩生物滤料在水力学方面表现为： 1、空隙率：内外平均孔隙率在 40%左右，对水的阻力小，同时与同类滤料相比，所需滤料量少，同样能达到预期过滤目标。 2、比表面积：比
3、表面积大、开孔率高且惰性，有利于微生物的接触挂膜和生长，保持较多的微生物量，有利于微生物代谢过程中所需的氧气与营养物质及代谢产生的废物的传质过程。 3、滤料形状与水的流态：由于火山岩生物滤料是无尖粒状，且孔径大多数比陶粒要大，所以在使用时对水流的阻力小，节省能耗。五、火山岩生物滤料各项物理性能测试平均参数如下：性能指标 单位 检测结果 性能指标 单位 检测结果容重 Kg/m3 740 比表面积 m2/g 13.6-25.5比重 1:1.29 抗压强度 Mpa 5.78含水率 % 0.9-1.0 抗剪切强度 Mpa 3.98孔隙率 % 73-82 磨擦损耗率 % 1去除有机物 % 80 以上 开
4、始挂膜时间 小时 27COD 去除率 % 85 以上 盐酸可溶率 % 1.0BOD 去除率 % 75-93 溶出物 微含有益的矿物与微量成份除氨、氮 % 85 以上 外观 饱满颗粒，类似球状六、火山岩生物滤料主要化学成份：化学成分 SiO2 CaO MgO Fe2O3 Al2O3含量 % 43.27 9.86 1.49 11.86 14.71人工湿地生活污水处理技术技术概述(一)基本概念人工湿地实质是一个综合生态系统，主要应用生态系统中各个共生物种的能量和物质循环的再生作用，在促进废水中污染物良性循环的前提下，充分发挥资源生产潜力，获得污水处理与资源化的最佳效益，防止污水对环境造成二次污染。(
5、二)技术原理人工湿地污水处理技术的原理是通过人工建造和控制来运行与沼泽地类似的地面，将污水有控制地投配到湿地上，使污水在湿地土壤缝隙和表面沿一定方向流动的过程中，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的一种技术。其生态系统的作用机理包括吸附、滞留、过滤、沉淀、微生物分解、转化、氧化还原、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的其他作用等。(三)系统分类人工湿地处理系统可以分为以下几种类型：自由水面人工湿地处理系统、潜流型人工湿地处理系统、垂直水流型人工湿地处理系统等。系统去除的污染物范围广泛，包括 N、P、SS、有机物、病原体等。在进水浓度较
6、低的条件下，人工湿地对 BOD5 的去除率可达 85%95%，COD 去除率可达 80%以上，出水中 BOD5的浓度在 10mg/L，SS 小于 20mg/L。废水中大部分有机物作为异样微生物的养分，最终被转化为微生物有机体、CO2 和 H2O。(四)技术特点人工湿地处理系统同时具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资少、运行费用低等优点，非常适合中、小型村庄生活污水的集中处理。(五)适用范围1.人工湿地污水处理技术易受气候条件影响，南北差异较大，北方大部分地区冬季温度较低，难以维持生态系统的正常运行或保证污水处理效果。因此在选用该技术时，要选取合适的植物，并且要充分考虑项目地植物过冬问题。
7、2.该处理技术适用于农村集中式和分散式污水处理，根据各地土地充裕情况、居住方式和经济状况而定。对于居住较为分散、土地宽裕的村庄，可选用分散式处理方式，以户为单位，充分利用农村零星空地，建设小规模湿地处理系统，可同时满足净化污水和美化环境的效果。集中式处理系统，更适宜于居住集中、土地有限的农村，尤其是撤村并镇和新建的农村社区，各户将污水通过管网或沟渠排入处理系统集中处理。3.该技术对于项目地地形条件的要求较为宽松，设计时可因地制宜。(六)注意事项采用人工湿地处理技术，主要注意以下几点：1.人工湿地处理技术必须做好防渗系统，对于农村地区湿地防渗可采用土工膜或三灰土夯实等简易实用的方法。2.人工湿地
8、植物的选取。湿地植物是湿地处理系统最明显的生物特征，它是人工湿地的主要组成部分，在污水处理过程中起着重要作用。湿地植物选取时应因地制宜，综合考虑植物的以下特征：耐水、根系发达、多年生、耐寒、吸收氮、磷量大、兼顾观赏性和经济性、要尽量选择当地的土著种。目前，常用的有芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、风车草、彩虹鸟、水竹、水葱、大米草、鸢尾、蕨草、灯芯草等。3.人工湿地植物栽种初期的管理主要保证其成活率。湿地植物栽种最好在春季，植物容易成活。如果不是在春季栽种而在冬季，应做好防冻措施，在夏季应做好遮阳防晒。总之，要根据实际情况采取措施以确保栽种植物的成活率。4.植物栽种初期为了使植物的根扎得比较深，需要通
9、过控制湿地的水位，促使植物根茎向下生长。5.做好日常护理防止其他杂草滋生并及时清除枯枝落叶，防止腐烂污染。6.对不耐寒的植物在冬季来临之前要做好防冻措施或及时收割。技术概述(一)基本概念人工湿地实质是一个综合生态系统，主要应用生态系统中各个共生物种的能量和物质循环的再生作用，在促进废水中污染物良性循环的前提下，充分发挥资源生产潜力，获得污水处理与资源化的最佳效益，防止污水对环境造成二次污染。(二)技术原理人工湿地污水处理技术的原理是通过人工建造和控制来运行与沼泽地类似的地面，将污水有控制地投配到湿地上，使污水在湿地土壤缝隙和表面沿一定方向流动的过程中，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化
10、学、生物三重协同作用，对污水进行处理的一种技术。其生态系统的作用机理包括吸附、滞留、过滤、沉淀、微生物分解、转化、氧化还原、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的其他作用等。(三)系统分类人工湿地处理系统可以分为以下几种类型：自由水面人工湿地处理系统、潜流型人工湿地处理系统、垂直水流型人工湿地处理系统等。系统去除的污染物范围广泛，包括 N、P、SS、有机物、病原体等。在进水浓度较低的条件下，人工湿地对 BOD5 的去除率可达 85%95%，COD 去除率可达 80%以上，出水中 BOD5的浓度在 10mg/L，SS 小于 20mg/L。废水中大部分有机物作为异样微生物的养分，最终
11、被转化为微生物有机体、CO2 和 H2O。(四)技术特点人工湿地处理系统同时具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资少、运行费用低等优点，非常适合中、小型村庄生活污水的集中处理。(五)适用范围1.人工湿地污水处理技术易受气候条件影响，南北差异较大，北方大部分地区冬季温度较低，难以维持生态系统的正常运行或保证污水处理效果。因此在选用该技术时，要选取合适的植物，并且要充分考虑项目地植物过冬问题。2.该处理技术适用于农村集中式和分散式污水处理，根据各地土地充裕情况、居住方式和经济状况而定。对于居住较为分散、土地宽裕的村庄，可选用分散式处理方式，以户为单位，充分利用农村零星空地，建设小规模湿地处理系
12、统，可同时满足净化污水和美化环境的效果。集中式处理系统，更适宜于居住集中、土地有限的农村，尤其是撤村并镇和新建的农村社区，各户将污水通过管网或沟渠排入处理系统集中处理。3.该技术对于项目地地形条件的要求较为宽松，设计时可因地制宜。(六)注意事项采用人工湿地处理技术，主要注意以下几点：1.人工湿地处理技术必须做好防渗系统，对于农村地区湿地防渗可采用土工膜或三灰土夯实等简易实用的方法。2.人工湿地植物的选取。湿地植物是湿地处理系统最明显的生物特征，它是人工湿地的主要组成部分，在污水处理过程中起着重要作用。湿地植物选取时应因地制宜，综合考虑植物的以下特征：耐水、根系发达、多年生、耐寒、吸收氮、磷量大
13、、兼顾观赏性和经济性、要尽量选择当地的土著种。目前，常用的有芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、风车草、彩虹鸟、水竹、水葱、大米草、鸢尾、蕨草、灯芯草等。3.人工湿地植物栽种初期的管理主要保证其成活率。湿地植物栽种最好在春季，植物容易成活。如果不是在春季栽种而在冬季，应做好防冻措施，在夏季应做好遮阳防晒。总之，要根据实际情况采取措施以确保栽种植物的成活率。4.植物栽种初期为了使植物的根扎得比较深，需要通过控制湿地的水位，促使植物根茎向下生长。5.做好日常护理防止其他杂草滋生并及时清除枯枝落叶，防止腐烂污染。6.对不耐寒的植物在冬季来临之前要做好防冻措施或及时收割。人工湿地处理技术简介人工湿地处理技术是利
14、用生态工程的方法，在一定的填料上种植特定的湿地植物，建立起一个人工湿地生态系统，当水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。该技术具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的湿地植物还具有美化环境的作用。适用范围经过人工湿地系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。一、人工湿地系统的构造人工湿地是由填料、水生植物共同组成的独特的动植物生态系统湿地填料的选择填料的选择对人工湿地的处理效果有很大的影响。填料在人工湿地中为植物提供物理支持，为各种化合物和复杂离子提供反应界面及对微生物提供附着。常用
15、到的填料有土壤、砾石、砂、沸石、碎瓦片、灰渣等。根据处理目的，污染物的特征不同而有不同的填料选择。一般来说，以处理 SS、COD 和 BOD为主要特征污染物时可选用土壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣中的一种或几种为填料。对脱 N除 P 要求高的，可以选择对这两者有较强去除能力的填料进行优化组合。如采用沸石和石灰石的结合既考虑了沸石对 NH4+-N 的吸附、活化土壤中难溶性 P 及进行生物再生作用又利用了石灰石对 P 的高吸附特性，达到同时脱 N 除 P 的目的。现在填料的选择多偏向于较大颗粒的粒径，原因是水流在粒径较大的填料床内的短路最小，能够形成渠流，并且堵塞现象发生少，不易分散。水生植物
16、的选择植物是人工湿地的重要组成部分。水生植物在人工湿地的作用有：将景观水中的部分污染物作为自身生长的养料而被吸收；能够将某些有毒物质的重金属富集、转化、分解成无毒物质；根系生长有利于景观水均匀地分布在湿地植物床过水断面上，向根区输送氧气创造有利于微生物降解有机污染物的良好根区环境；增加或稳定土壤的透水性。可用于组合式湿地的植物有：芦苇、香蒲、灯心草、风车草、水葱、香根草、浮萍等，其中应用最广的是芦苇。植物的选择最好是取当地的或本地区天然湿地中存在的植物，以保证对当地气候环境的适应性，并尽可能地增加湿地系统的生物多样性以提高湿地系统的综合处理能力。植物的栽种方式有播种法和移栽插种法。移栽插种比较
17、经济快捷。二、人工湿地系统的类型人工湿地系统根据湿地中主要植物类型可分为浮生植物系统、挺水植物系统和沉水植物系统。沉水植物（如狐尾藻、金鱼藻）系统主要应用于初级处理和二级处理后的精处理。浮水植物（如浮萍、凤眼莲）主要用于 N、P 去除和提高传统稳定塘效率。目前所指的人工湿地一般都是挺水植物系统。挺水植物系统根据水在湿地中流动的方式不同又分为三种类型：地表流湿地（SFW，SurfaceFlowWetland）、潜流湿地（SSFW，SubsurfaceFlowWetland）和垂直流湿地（VFW，VerticalFlowWetland）。OBAO 组合式湿地处理系统即是挺水植物系统，根据以上三种类
18、型湿地的优缺点，结合不同景观水域的特点进行合理、科学的有机组合。地表流湿地系统地表流湿地系统也称水面湿地系统，与自然湿地最为接近，但它是受人工设计和监督管理的影响，其去污效果又要优于自然湿地系统。污染水体在湿地的表面流动，水位较浅，多在 0.10.9m 之间。通过生长在植物水下部分的茎、竿上的生物膜来去除污水中的大部分有机污染物。氧的来源主要靠水体表面扩散，植物根系的传输和植物的光合作用，但传输能力十分有限。这种类型的湿地系统具有投资少，操作简单，运行费用低等优点，但占地面积大，负荷小，处理效果较差，易受气候影响大，卫生条件差。处理效果易受到植物覆盖度的影响，与潜流湿地相比，需要较长时间的适应
19、期才能达到稳定运行。潜流湿地系统潜流湿地系统也称渗滤湿地系统。这种类型的人工湿地，污水在湿地床的内部流动，水位较深。它是利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留的作用来净化污水。由于水流在地表以下流动，具有保温性能好，处理效果受气候影响小，卫生条件较好的特点。与水面流湿地相比，潜流湿地的水力负荷大和污染负荷大，对 BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，出水水质稳定，不需适应期，占地小，但投资要比水面湿地高，控制相对复杂，脱 N 除 P 的效果不如垂直流湿地。垂直流湿地系统垂直流湿地的水流情况综合了地表流湿地和潜流湿地的特性，水流在填料床中基本上呈由上向下的垂直流
20、，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。垂直流湿地的硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水，但对有机物的去除能力不如潜流湿地，落干/淹水时间较长，控制相对复杂，基建要求较高，夏季有孳生蚊蝇的现象。三、人工湿地系统的工艺流程人工湿地系统的流态主要有四种：推流式、阶梯进水式、回流式和综合式。阶梯进水式可以避免填料床前部的堵塞问题，有利于床后部的硝化脱氮作用的发生；回流式可以对进水中的 BOD5 和 SS 进行稀释，增加进水中的溶解氧浓度并减少处理出水中可能出现的臭味问题，出水回流同样还可以促进填料床中的硝化和反硝化脱氮作用；综合式则一方面设置了出水回流，另
21、一方面还将进水分布到填料床的中部以减轻填料床前端的负荷。人工湿地系统的运行方式可根据其处理规模的大小及处理目的不同，对地表流、潜流、垂直流三种湿地类型进行多种方式的有机组合，一般有单一式、并联式、串联式和综合式四种。四、人工湿地系统的净化机理人工湿地系统对景观水体的净化机理十分复杂，但一般认为，净化过程综合了物理、化学和生物的三重协同作用。物理作用，主要是对可沉固体、BOD5、氮、磷、难溶有机物等的沉淀作用，填料和植物根系对污染物的过滤和吸附作用；化学作用是指人工湿地系统中由于植物、填料、微生物及酶的多样性而发生的各种化学反应过程，包括化学沉淀、吸附、离子交换、氧化还原等；生物作用则主要是依靠
22、微生物的代谢（包括同化、异化作用）、细菌的硝化与反硝化、植物的代谢与吸收等作用，达到对污染物的去除。最后通过对湿地填料的定期更换或对栽种植物的收割，而使污染物质最终从系统中去除。下面分别对人工湿地系统中氧的变化特性，有机物的去除，氮的去除及磷的去除加以阐述。组合式湿地中氧的变化特性湿地中各种物质传递和转化因含氧差异而有所不同。湿地中氧的来源主要是植物根毛的释放、来水及水面更新溶氧。湿地植物通过光合作用产生的氧气，一部分通过输运组织和根毛输送释放到湿地环境中，并在根毛周围形成了一个好氧区域，而离根毛较远的区域呈现缺氧状态，更远的区域则完全处于厌氧状态，这样就形成了连续的好氧、缺氧及厌氧环境。这些
23、溶解氧（DO）含量不同的区域分别有利于废水中不同污染物的降解、转化及去除。在芦苇湿地处理污水前，随光照强度的增加及光照时间的延长，芦苇根区的氧化还原势（Eh）逐渐升高，夜间，由于缺乏光照，Eh 逐渐降低。这说明芦苇叶片通过光合作用产生的 O2 是通过芦苇的茎和根输送到了根区，同时不断向水体扩散，使得水体中的溶解氧增加。DO 在水体中具有累积效应，到天黑时累积量达到最大值。夜间，由于芦苇根系的呼吸作用和床内微生物的代谢作用使得水中的溶解氧浓度下降。根据一天内湿地床中溶解氧的累积量可以计算出芦苇向水体的供氧能力。一般水生植物根区水 DO 浓度常保持在 1.531.95mg/l 之间。人工湿地对有机
24、物的去除人工湿地处理系统的显著特点之一就是对有机物有较强的降解能力。水体中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留而被微生物利用，而出水中的可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。因此湿地对有机物的去除作用是物理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的结果。水中大部分有机物最终是被异氧微生物转化为微生物体及CO2 和 H2O，通过对填料床的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系统中去除。人工湿地系统虽对有机物具有较高的去除能力，但是随着处理的运行会出现有机物的积累现象，影响了湿地对水中有机物的净化效果。研究表明，水体在植物床填料内流动时
25、，随着迁移距离的延长，COD 的降解速率呈现减慢的趋势。关于有机物在湿地中的动态变化规律还有待更深入的研究。人工湿地对氮的去除人工湿地系统对氮的去除作用包括填料的吸附、过滤、沉淀以及氨的挥发，植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。氮在湿地系统中呈现一个复杂的生物地球化学循环，它包括了七种价态的多种转换。水体中的氮通常是以有机氮和氨的形式存在。在土壤植物系统中，有机氮首先被截留或沉淀，然后在微生物的作用下转化为氨态氮，由于土壤颗粒带有负电荷，氨离子很容易被吸附，土壤微生物通过硝化作用将氨离子转化为 NO3-，土壤又可恢复对氨离子的吸附功能。同时水中的无机氮可作为植物生长过程中不可缺少的物质而直接被
26、植物摄取，并合成植物蛋白质等有机氮，通过植物的收割而从废水和湿地系统中去除。但氮的去除主要还是通过湿地中微生物的硝化和反硝化作用。研究表明，微生物的反硝化是人工湿地脱氮的主要途径，植物吸收总氮量仅占入水量的 15%左右。如果通过选择有效的植物组合，能够对脱氮起到良好效果。如研究报道芦苇具有较强的输氧能力，菱白具有较强的吸收氮、磷的能力，将两种植物混种对 TN 和氨氮的去除率分别达到了 60.6%和 80.9%。另外，湿地中的填料也可通过一些物理和化学的途径如吸收、吸附、过滤、离子交换等去除一部分污水中的氮。据报道沸石对 NH4+-N 具有较高的吸附功能，并且大多都用此填料来处理含氮废水的试验。
27、还有研究表明，蛭石对氨氮的去除要好过沸石，其主要是通过离子交换作用来去除污水中氨氮，物理吸附作用相对很少，并且阳离子交换反应速度快，饱和吸附量可达 20.83mg/l。因此，强化湿地内部填料层的作用，有利于提高系统的硝化能力。在潜流式湿地中，硝化能力沿水流方向逐渐减小，主要为前部高后部低，这主要是与潜流湿地内的氮转化细菌分布有关。张甲耀等对潜流湿地内的氮转化细菌的研究结果表明，人工湿地系统中氨化细菌，亚硝化菌，硝化菌，反硝化细菌数量都处于较高水平，其中氨化细菌、反硝化细菌数量高于硝化细菌，亚硝化菌又高于硝化菌，亚硝化菌数量前部高于后部，硝化菌数量中后部高于前部，这样反硝化作用受到硝态氮含量的影
28、响使得硝化能力随水流方向减小。可以通过改进布水方式如分段进水，多点布水来提高系统的整体硝化能力。污水中所含重金属离子也影响到硝化能力，当污水中重金属离子含量较多时，处理水中的 NH4+-N 非减反增，影响湿地处理效果。组合式湿地对磷的去除人工湿地系统对磷的去除是由植物吸收、微生物去除及填料的物理化学作用而完成的。如同无机氮一样，废水中的无机磷在植物吸收及同化作用下，可变成植物的有机成分（如 ATP，DNA，RNA 等），通过植物的收割而得以去除。填料的物理化学作用主要是填料对磷的吸收、过滤和与磷酸根离子的化学反应，因填料不同而存在差异。填料中含有较多的 Fe、Al 及 Ca 的离子时能有利于对
29、磷的去除。研究报道，以花岗石和粘性土壤为主要介质的湿地能高效去除水中的磷物质，就是因为土壤中含有较丰富的铁、铝离子而花岗石含钙离子较多能与磷酸根离子结合形成不溶性盐固定下来。但填料对磷的这种吸附和沉淀作用并不是永久性的，而是部分可逆的。实验表明，土壤对磷的吸附过程存在着积累现象，当达到饱和状态后，会降低对磷的去除率。当污水中磷的浓度过低时，填料中会有部分被吸附的磷重新回到水中。吴振斌等的研究表明，在系统运行初期，进水无机磷含量较低的情况下（00.05mg/l 之间），填料向系统中释放了磷酸盐，致使出水无机磷浓度升高。而且还研究发现植物的生长状况也直接影响到去除效果的好坏，在春季和夏季，植物生长
30、迅速，生物量增加，对磷的吸收加快，出水中磷含量减少，而在秋季植物枯萎后，吸收速度放慢，冬季死亡的植株会释放磷到湿地中，致使出水磷含量上升，无机磷含量甚至高于进水。因此，对植物的及时收割和填料的定期更换有助于延长湿地系统的处理寿命。微生物对磷的去除，包括对磷的正常同化作用（将磷纳入其分子组成）和对磷的过量积累。一般二级污水处理中，当进水磷含量为 10mg/l 时，微生物对磷的正常同化（形成污泥组成式C60H87O23N12P 的一部分）去除，仅是进水总量的 4.5%19%，所以，微生物除磷主要是通过强化后对磷的过量积累来完成的。对磷的过量积累，得益于湿地植物光合作用中光反应、暗反应，形成根毛输氧
31、多少的交替出现，以及系统内部不同区域对氧消耗量的差异，而导致了系统中厌氧、好氧状态的交替出现。地表流人工湿地系统对 P 的去除效果要好于潜流式人工湿地系统，地表流人工湿地处理系统的出水中总 P 含量一般小于 1mg/l。而潜流式人工湿地的情况则比较复杂，去除率变化较大，从 40%左右到90%以上都有报道。当进水的 TP 浓度在 23mg/l 和 PO43-浓度在 0.32mg/l 左右时，芦苇湿地系统对TP 和 PO43-的去除率可分别达 86.3%90.9%和 74.7%92.6%。五、影响人工湿地净化效果的主要因素近年来研究发现，影响人工湿地净化效果的因素很多，如进水浓度、床体结构、湿地植
32、物、温度、PH、水力停留时间（HRT）、水力负荷、水流类型等。下面就水力停留时间、水力负荷及温度、PH 对湿地净化效果的影响作一简单介绍。水力停留时间的影响人工湿地的处理效果与停留时间有着很密切的关系。停留时间过短，不能给净化提供足够的时间，停留时间过长，又可能引起滞流和厌氧。湿地中 NH4+-N 和 TKN 的降解量是污水在床体中停留时间的函数，它们随停留时间的增加而呈指数增长，并且与湿地进水浓度无关。对猪场废水的研究也发现，湿地对 NH4+-N 和可溶性磷酸盐 S-PO43-的去除率随停留时间延长而提高，去除规律符合指数方程规律。Garcia 等的实验表明，芦苇床系统微生物的去除是与 HR
33、T 有着直接的关系，当 HRT 大约为 3d 时，对微生物的去除达到饱和值，超过 3d 后，出水的微生物浓度不会减小很多。温度、PH 的影响人工湿地对污染物的去除主要是通过植物的吸收、微生物的分解等作用来完成的，而这些作用都比较容易受温度的影响，因此温度是影响人工湿地净化效果的一个重要因素。季节变化对 COD 和 NH4+-N去除率有较大影响，因二者的去除均主要基于微生物的作用，温度降低导致微生物增殖率下降、活性降低，特别是硝化菌、亚硝化菌受温度影响最为明显。硝化在所有季节都受到温度限制的，反硝化明显地受到低于 15的季节温度限制。对于潜流湿地的水流在接近推流式的情况下，对病原体的去除不受到季
34、节的影响，去除率能够达到 99%。PH 对人工湿地微生物去除氮磷等营养物质有较大的影响。资料报道，在酸性和中性条件下，湿地植物根区附近可溶性正磷酸盐的化学沉淀作用就占主导作用。同时 PH 也影响到土壤对 N、P 的去除。在碱性条件下，可溶性的无机磷化合物易与土壤中的 Ca2+发生作用，而与土壤中的 Al3+、Fe3+主要是在中性或酸性环境条件下发生反应的。若对酸性粘土进行修正则降低了 NH4+-N 的去除率，说明酸性粘土有利于 NH4+-N 的去除。水力负荷的影响水力负荷同水力停留时间一样也是组合式湿地的一个重要的设计参数，合理的水力负荷设计值能够提高人工湿地对污水的净化效果。水力负荷应根据特
35、定的气候、土壤条件及种植植物的类型等因素而定，其取值也受到 BOD5 负荷及蒸发率的影响。BOD5 与 COD 的去除速率随有机负荷的增加而增加，随水力负荷的增大而减小，增加进水频率有利于提高其去除效果。Mashauri 等通过采用低和高水力负荷（0.27m/h 和 2.3m/h）对生活污水进行试验比较发现，低水力负荷时，污水处理出水水质高，其中COD，SS 和大肠杆菌的去除率分别达到了 66%，80%，90%。因此设计时应根据试验研究结果尽量采用较低的水力负荷值。六、目前湿地设计建造中存在的问题早期的人工湿地主要用于处理城市生活污水或二级污水处理厂出水，现在处理范围不断扩大，目前已发展应用于
36、农业面源污染、城市或公路径流等非点源污染的治理以及景观水体的治理。现在随着我国经济的发展，尤其是水景建筑的不断兴起，由于对微污染水体治理经验不足，很多地区都采用污水处理技术进行解决，不但投资高而且运行管理困难，造成设施成摆设，景观水体恶化。因此，寻求技术含量低、处理效果好、又维护管理方便的景观水处理技术成为解决景观水治理的一项迫切任务。人工湿地处理工艺正好具有上述的特点，并且可以结合利用景观绿化的要求完成水体治理，目前人工湿地处理工艺应用于景观水处理上的应用已日臻成熟。国内外不少学者和工程技术人员通过对人工湿地处理工艺的改进和组合，已成功用于各种废水的处理。深圳市设计了“洪湖公园人工湿地系统水
37、质净化工程”，对布吉河的污水经过人工湿地处理后排入洪湖，一方面用于补充洪湖水量蒸发和旱季地下水量损失，另一方面用于浇灌公园花草，节省了浇灌公园花草的自来水量，实现了中水回用。人工湿地对各主要污染物的去除率均在 80%以上，该工程已经成功地运行了两年半。目前建立的人工湿地有很多不足之处：忽略了水文水力因素水文因素为保证湿地的长期效果，在设计中应考虑水文因素和湿地生态特点之间的关系。水的来源、速度、体积以及洪水发生的频率都影响着湿地介质的物理、化学特性。反过来，介质影响着生物种类的多样性、初级生产能力、有机物的沉积和通量、营养物的循环。水文条件也影响污染物的沉积、氧化、生物转化和土壤吸附过程。因此
38、必须对一些关键因素进行评价，如水的流速、深度和水位的涨落、停留时间、循环和分配因素、季节和天气的影响、地面水的状况和土壤的透水性。湿地的最高水位和最低水位将决定湿地处理水的体积容量、出水系统的结构和排水孔口的高度。水深和洪水周期能改变植物群落，它们将对湿地或污染物的去除效果造成有利或有害的影响。水力因素为了达到一定的处理效果，必须有一定的水力停留时间。水力停留时间受湿地长度、宽度、植物、基底材料空隙率、水深、床体坡度等因素的影响。一般水力停留时间最大不超过 24h。暴雨期间至少应有 30min 的水力停留时间以保证处理效果，如果水力停留时间达 1015h 就可以达到很好的处理效果。此外，水力负
39、荷不应超过 1m3/(m2d)，进水区的流速不超过 0.30.5m/s。当流速大于 0.7m/s 时，水流会破坏植物的生长，导致处理效率降低。雨季淹没的最大深度应保证大部分植物能够生存并发挥其功能。在一定程度上，超高深度取决于被种植的水生植物的种类，因为有一些植物长得很高。一般地，如果栽种挺水植物，0.30.6m 的超高是相对安全的。实际上，暴雨径流湿地系统为水生植物提供了一个苛刻的生活环境。只有生命力强的植物才能生长茂盛。如香蒲、NB337 草、芦苇，在高于上述超高深度时亦可生长得很好。水力失衡的湿地水力不当的湿地湿地容积计算湿地表面积不需要考虑它的收集容积，而是用汇水面积的百分数来计算。通
40、常是支流汇水面积的1.5%3.0%。使用固定的表面积可能不太合适，因为当暴雨径流量少于 25.4.mm 时，暴雨径流量和汇水区的不透水面积成比例。有较多的不透水面积的汇水流域比较少不透水面积的汇水流域会产生更多的径流量。例如，人口密度小的居住区有较少的不透水面积，而商业发达的地区则具有较大的不透水面积。在第一种情况下，几乎没有径流，而在第二种情况下，大部分降雨落在铺砌的路面，形成地表径流。湿地的最佳储存容积应当是使汇水区达到 13mm 水位的容积。有效去除的最小储存容积是使汇水区达到 6mm 水位的容积。下图为湿地容量不匹配湿地水生植物径流湿地系统要求水生植物对各种高浓度的污染物有一定的承受能
41、力。径流可能改变植物群落。因为新的优势种可以更有效地利用多余的营养物，或更能忍受污染物，植物的改变对污染物的去除是有利的。不同的生长环境，适宜的湿地植物是不同的。但所选择的湿地植物通常应具有下列特性：能忍受较大变化范围内的水位、含盐量、温度和 pH 值；在本地适应性好的植物，最好是本地的原有植物；被证实对污染物有较好的去除效果；有广泛用途或经济价值高。人工湿地中使用最多的水生植物为香蒲、芦苇、灯心草、宽叶香蒲和簏草。所有这些植物都广泛存在并能忍 1 受冰冻。植物根系的深度决定了湿地的深度。香蒲在水深 0.15m 的环境中生存占优势；灯心草为 0.050.25m；芦苇生长在岸边和 1.5m 的水
42、深中，在潜水中是弱竞争者；NB337 草通常出现在岸边。香蒲和灯心草的根系主要在 0.3m 以内的区域，芦苇的根系达 0.6m，NB337 草和宽叶香蒲则达到0.76m。芦苇、簏草和宽叶香蒲常被用在潜流型湿地中，它们较深的根系可扩大污水的处理空间。大流量径流湿地系统中，多选用芦苇、香蒲和簏草。簏属能忍受很高的氨浓度(160170mg/L)。芦苇和簏草抵抗病灾和昆虫的能力很强，香蒲则较差。填料湿地系统多采用砾石作为填料，由于砾石缺乏营养，需在上面覆盖 1520cm 的有机土壤。根区填料表层土壤可就近采用当地表层土，宜用钙含量达 22.5kg/100kg 土壤为好，厚度为 150250mm。一般，
43、填料本身成分对生物处理影响不大，但对含磷和重金属离子废水，含钙、铁、铝等成分的填料有利于离子交换。通过离子交换可将暴雨径流中的污染物截留再后续降解。粘土虽含很高的铝，但由于其 kf 值很低，不宜单独采用，但也可和其他填料混合使用。湿地中填料的选择对磷的去除有很大的影响，尤其是在运行初期。这主要是填料中的钙、镁和磷作用形成沉淀。但随着时间的推移，填料中磷会达到饱和，湿地除磷能力便有明显下降。因为初期湿地中植物还没有形成较稳定的生物群，所以为了加强湿地初期的除磷能力，在湿地建造中可选择含钙、镁丰富的介质作为填料。维护管理维护包括三个主要方面：重新种植、杂草的去除和沉积物的挖掘。当水生植物不适应生活
44、环境时，需调整植物的种类，并重新种植。植物的调整需要变换水位。如果水位低于理想高度，可调整出水装置。杂草的过度生长带来了许多问题。在春天，杂草比湿地植物生长的早，遮住了阳光，阻碍了植株幼苗的生长。杂草的去除将会增强湿地的净化功能和经济价值。实践证明，当植物经过三个生长季节，就可以与杂草竞争。然而，一开始就建立良好的植物覆盖，并进行杂草控制是最理想的。在春季或夏季，建立植物床的前三个月，用高于床表面 5cm 的水深淹没可控制杂草的生长。七、人工湿地系统的设计内容人工湿地的设计需结合建设地的水文、地质、气候等条件，并对待处理水体进行充分的评估。另外湿地与环境的协调也是湿地设计的关键部分。湿地设计主要包括以下内容：环境综合因素整合湿地工艺类型的确定湿地平面规划湿地结构施工图湿地植物选型，湿地填料确定，尽可能就近取材建设现场跟进，湿地管理文件交接八、人工湿地的适应范围经过人工湿地处理系统处理后的出水水质可以达到地表水水质标准，特别适合处理饮用水源、景观用水区附近的水或直接对受污染水体的水进行处理，或者为这些水体提供清洁的水源补充。九、景观湿地的设计参考
